AT378854B - Geoelektrische messanordnung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine geoelektrische Messanordnung zur Bestimmung elektrischer Parame- ter des Erdbodens, bei der über zwei von einander beabstandete Stromzuführungselektroden ein galvanischer Strom dem Erdboden zugeführt wird und die im Erdboden auftretenden Potentialdiffe- renzen mittels zweier weiterer Elektroden an verschiedenen Stellen gemessen werden. 



   Geoelektrische Messungen dieser Art werden seit geraumer Zeit zur Bestimmung des spezifi- schen Widerstandes und anderer elektromagnetischer Parameter des Erdbodens verwendet. 



   Im   Buch"Geoelektronik"von Bitterlich/Wöbking   ist in Abb. 5. 2 eine bekannt Vierpunkt-An- ordnung (nach Wenner) dargestellt. Abb. 5. 3 zeigt eine Messanordnung nach Siemens. 



   Eine ähnliche Messanordnung (auch Vierpunkt-Methode nach Schlumberger genannt) zeigt in den Zeichnungen Fig. l im Aufriss und Fig. 2 im Grundriss. 



   Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden --A und   B-- fliesst   ein Strom I durch den
Erdboden. Die Elektroden --A und   B-- sind   Metallspiesse von etwa 1 m Länge, die in den Erdbo- den eingeschlagen werden. Die Stromzuführung erfolgt in diesem Fall im Gegensatz zu andern Metho- den auf galvanische Art. In den   Sonden-M und N-- entsteht   eine messbare Potentialdifferenz, die Rückschlüsse auf den spezifischen Widerstand des Erdbodens in verschiedenen Teufen gestattet. 



   Der erfasste Teufenbereich steigt mit dem Abstand zwischen den   Stromzuführungselektroden --A,  
B--, der sogenannten Auslagenlänge L. In der Erdölexporation sind Auslagenlängen von weit über
1000 m erforderlich. 



   Wird die Potentialdifferenz kurz nach Abschalten des Stroms I registriert, wird das Verfahren als IP-Messung (Induzierte Polarisation) bezeichnet. Die dabei auftretenden Potentialdifferenzen sind etwa um den Faktor 100 kleiner als bei den oben angeführten Widerstandsmessungen. Diese
Messungen gestatten Rückschlüsse auf das Vorkommen gewisser Mineralien und Kohlenwasserstoffe. 



   An den   Messsonden --M   und N-- treten leider auch diverse Störspannungen, teilweise natür- licher (tellurische Ströme), teilweise künstlicher Herkunft (50 Hz, 16 2/3 Hz) auf. 



   Die Schwierigkeit liegt darin, ein genügend hohes Nutz-Störspannungsverhältnis zu erreichen, um eindeutige Messresultate zu erzielen. 



   Besonders bei grossen Aufschlussteufen, die weite Auslagenlängen L erfordern, ist das Nutz-   - Störspannungsverhältnis   oft sehr klein. 



   Folgende Massnahmen zur Erhöhung desselben sind in Anwendung :
1. gezielte Ausfilterung der Störspannungen mit selektiven Filtern. 



   2. Mittelbildung über mehrere Messzyklen (Stapeltechnik). 



   3. Erhöhung der Messspannung U zur Erhöhung des Stroms I. 



   4. Durch eine flächenhafte Anregung kann das Nutz-Störspannungsverhältnis ebenfalls erhöht werden. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Stromelektroden --A und   B-- durch   leitfähi- ge Matten zu ersetzen, die auf der Erdoberfläche ausgelegt werden, um eine solche flä- chenhafte Anregung zu erreichen. Dies ist jedoch bei grösseren Flächen (einige hundert   m2)   mit hohem technischen Aufwand und hohem Flurschaden verbunden. 



   Erfindungsgemäss wird bei einer Messanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zur Vergrösserung der Elektrodenfläche als   Stromzuführungselektroden   eine Vielzahl von rasterförmig angeordneten, parallelgeschalteten Erdspiessen verwendet wird, die in Form eines Elektrodenfeldes angeordnet sind. Die in einem Raster angeordneten Erdspiesse ergeben in sehr einfacher und bodenschonender Form eine flächenhafte Anregung mit einfachen Mitteln. Für eine solche Anordnung wurde der   Name "Elektrodenfeld" gewählt.   Mit einem solchen Elektrodenfeld wird eine sehr ähnliche Potentialverteilung erreicht wie mit den oben unter Punkt 4 erwähnten leitfähigen Matten.

   Es kann mit einem solchen Elektrodenfeld mit geringem Aufwand eine flächenhafte Anregung auf einer grösseren Fläche erzielt werden als mit den erwähnten leitfähigen Matten und damit eine Vergrösserung des Nutz-Störspannungsverhältnisses. 



   In Fig. 3 und 4 der Zeichnungen sind zwei mögliche Elektrodenfelder dargestellt, die die Stromzuführungsstellen bilden. In Fig. 3 sind beispielsweise auf einer Gesamtelektrodenfläche von etwa 18 x 18 m2 100   Erdspiesse --S-- rasterförmig verteilt;   gemäss Fig. 4 sind auf einer Fläche von etwa 27 x 9 m2 67   Erdspiesse --S-- verteilt,   wobei die Erdspiesse einer Reihe gegenüber jenen der Nachbarreihe um den halben Abstand zwischen den Spiessen versetzt sind. 



   In beiden Fällen ergibt sich eine Anregung auf einer Fläche von mehreren hundert m2. 

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   Erfahrungen zeigten, dass eine Entfernung der einzelnen   Spiesse --S-- von   etwa 1, 5 m voneinander genügt, um eine gegenseitige Beeinflussung auf ein vertretbares Mass zu reduzieren. 



   Mit der Vergrösserung der Anzahl der Erdspiesse und damit der Gesamtfläche des Elektrodenfeldes --E-- kann das Nutz-Störspannungsverhältnis in weiten Grenzen beliebig erhöht werden, um entsprechend der jeweiligen Aufgabenstellung reproduzierbare Messergebnisse zu erreichen. Versuche mit den in Fig. 3 und 4 dargestellten   Elektrodenfeldern --E-- zeigten   eine Erhöhung des Nutz-Störspannungsverhältnisses um den Faktor 10 bis 50 gegenüber herkömmlichen Verfahren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Geoelektrische Messanordnung zur Bestimmung elektrischer Parameter des Erdbodens, bei der über zwei voneinander beabstandete Stromzuführungselektroden ein galvanischer Strom dem Erdboden zugeführt wird und die im Erdboden auftretenden Potentialdifferenzen mittels zweier weiterer Elektroden an verschiedenen Stellen gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrösserung der Elektrodenfläche als Stromzuführungselektroden (A, B) eine Vielzahl von rasterförmig angeordneten, parallelgeschalteten Erdspiessen (S) verwendet wird, die in Form eines Elektrodenfeldes (E) angeordnet sind.